开源的充满未来科幻风格的蒸汽交互屏幕

简介


Hoverlay II是一个低成本的、交互式的、可扩展的、开源的蒸汽屏幕。它可以将图像、视频和游戏直接投影到半空中,并附带自己的交互式应用程序选择。


简而言之,这个装置产生了一层薄薄的、稳定的蒸发水膜,在半空中不断地向上运动,然后作为一个漂浮的后方投影画布。


它与微软Kinect配合得很好,我们也成功地测试了它作为一种远程显示设备使用Skype。


看到的视频:http://youtu.be/RzPK1t_XLmU


虽然一个Hoverlay II单元仍然很方便(326毫米宽),但是最多5个单元可以被连接在一起,形成一个巨大的1630毫米宽的浮动屏幕,高度为>1米。更大的屏幕可以选择更高端的组件。


Hoverlay II是在GPL V3下授权的开放硬件。


介绍


蒸发是由现成的超声波雾化器,无论是真正便宜的(黑色图片在下面的图片,每个2.50美元)或一些更刚性的(银色的,一个FoGSTAR 300, 290欧元),空气是由一系列强大的和沉默的PC机箱风扇,层流形成的三维公关。内流成形器背投作品与任何类型的视频或静止图像(甚至DI-)投影仪。




住宅


外壳是由黑色PVC硬泡沫板(“PalIOW”)制成的CNC铣削,不与PVC软泡沫板混合,但可以由几乎任何可粘合或焊接的防水材料制成,即丙烯酸。



如果你选择Palight,你可以在理论上用纸模板、耐心、钢尺、一些钻头和一个盒子切割器来建造。所有的DXF文件,铣削,激光切割或箱式切割武士可在GITHUB回购。不要把PVC放在激光切割机上(超级致癌)。回购清单中的BOM列表告诉您,您需要多久铣削或剪切某个文件。单个文件可能包含多个部分。


工作原理


下图显示了HaveLay-II模块的轴向横截面,它可能是自解释的:



正如你所看到的,有三个通道。风扇吸入空气进入左、右通道,然后向上行进,同时被收敛的通道壁压缩并加速。然后,空气被推进通过3D印刷流动成型器,这只是许多,许多小,平行通道填充到蜂窝网格。当气流离开流动成型器时,其主要是层流,这意味着它几乎不再包含湍流(例如来自风扇的旋转湍流),并且可以继续向上行进,几乎无湍流相当远的距离(>1米)。


两个快速的层流空气从左、右空气通道流动,然后将雾从中心雾通道带走,这种效应被称为“文丘里效应”,既加速了雾的上升,又将其成形成薄膜层,就在它们之间,如下图所示。



这种薄雾层能够扩散入射的定向光(例如来自投影仪的光),然后可以被感知为好像它被雾层本身漫发出。



穿孔压力补偿管的目的是帮助将新鲜空气送入雾道并均匀地释放雾。关于这个管的几句话:它只是一个穿孔(手动,在一个钻床)25毫米PVC管,切割到一个HaveLayi II模块(326mm)的长度,虽然在侧板中相应的切口滑动。压力补偿管可以被开除(切口仍然必须留在那里!)当只使用一个或两个HoVayLayii模块串联。它的目的是帮助均匀化雾密度超过全宽度的更大(3 +模块)安装。然而,我们找到了一种更好的方法,通过使用某种“亮度增强器”形式的两个附加风扇,将空气吹入HaveLay-II阵列两端的压力补偿孔中。这有助于均匀化雾密度在较大的屏幕上,以及明显地增加雾密度(从而亮度)。在这里你可以看到亮度增压器的行动,这是一个真正的增强所有以前张贴的视频:


视频: www.youtube.com/embed/kdhmp1BdDow


我将很快发布一个整洁,3D打印的“亮度增压器”,可以迅速安装到现有的压力补偿管孔,便于安装。在此之前,忽略BOM中的压力补偿,因为它只是对大屏幕上的同质性问题的一种令人生畏的乏味解决方案。


交互性


微软Kinect正好坐在投影仪的顶部,需要最小的校准和映射。结果表明,雾层根本不干扰Kinect的模式识别,所以它工作正常。



更多的技术细节


我花了很多时间来优化流动成型机的印刷过程,并测试了不同的几何形状。为了实现尽可能低的密度,它们由脆弱的、单壁的、3D打印的结构组成,我不能通过仅仅切割3D模型来适当地打印。我没有测试的切片工具(SLIC3R,Cura,SignFig)能够以一种有意义的方式(即一次一个六边形)来放置墙壁。如果他们能够将模型(在四核I7上花费12小时)切片,它们都随机地放置在整个位置上的线,这导致打印结果中的刚性损失和不必要的大量回缩移动,从而导致长的打印时间。直接从一个处理草图生成GCODE解决了这个难题,并没有太大的努力,因为第一个创建的模型是在OpenSCAD中以编程方式描述的。与标准切片工具相比,这一GCode生成代码运行迅速,当然,在库中是可用的,注释很好,并且可以很容易地被配置成通过改变一些值(即喷嘴大小、打印速度)来容纳您自己的3D打印机。



在我发现后,收敛的流式成形器在较长的距离上有效地改善了层流的稳定性,我预期,具有会聚通道的印刷流动定位器可以产生更高的层流稳定性。我必须发现,情况正好相反。简单、平行的结构似乎效果最好。下面的图片显示了原始秸秆溶液(左),不同的实验版本(中间)和最终的3D打印流动器(右)。



最后,一个HaveLay-II模块消耗多达120至150沃茨的电在12伏直流(风扇)和24伏AC(雾化器),这需要安全地提供一个强大的和适当的融合电源。因为HaveLay-II模块中的每一个(特别是第一个)模块必须通过不可见的、无缝的但强大的即插即用的电连接传递给下一个模块的大量电流,所以我选择了廉价的可用的镀金电源连接器,用于RC模型车和Mult。用于电机和电池连接的ICPopter。他们适合定制,3D打印安装夹,确保他们对住房,并帮助电缆管理。



应用


那么你能做些什么呢?如果你只是想看你最喜欢的电视连续剧,我建议你买最大、最亮、最高的索尼或PANASONI适合你的门。但是如果你想在它上创建交互式的视觉、游戏或显示令人惊叹的动画(即你的新产品和所有花哨的产品),HaveLay2可能只是你的合适的玩具。这是一个难以捕捉的,即使是最大的4K平屏有或没有头跟踪玻璃-自由立体- 3D。除此之外,它变成了一个多点触摸表面只是把廉价和良好的可拆卸微软Kinect传感器右上方的投影仪,所以甚至像我这样的非核心黑客也可以启动处理,开始玩大量的图形和交互式图书馆。下面的视频展示了很多这样的可能性:


视频: www.youtube.com/embed/RzPK1t_XLmU


我为这个设备编写的所有应用程序都是开源的,在GITHUB存储库中是可用的。HaveLayi II还用作某种未来的临场感显示设备,因为我们已经成功地用Skype测试了它。确保你坐在一个有点黑的背景前,这样你看起来就像一个幽灵,漂浮在你的被叫者的阁楼上。


最后但并非最不重要的是,下面的视频显示了惊人的动画,两个伟大的动画艺术家从我的大学特别是为Hoverlay II:


网络手套


当我开始测试我写的应用程序时,我注意到我不知怎么错过了我常用的触摸屏上的触觉反馈(就像我以前错过了我从物理按键和按钮所使用的TrkTror反馈……)。用一个较小的ARDUINO板,一个无线模块和一个振动马达从抽屉里制造一个小的网络手套就没什么大不了的。下面的版本完全是阿尔法,甚至还没有在BOM或回购中,但是所有使用它的人都大声喊出一个大的“Wooo!”当用手套触摸漂浮的帆布时,这可能是值得一提的。此外,存储库中的一些应用程序准备与这种触觉反馈手套一起使用,因此如果在配置区域中变量“GOLVON”设置为真,则应用程序在配置的串行端口上以字节值0和255的形式转移振动强度。



一小块塑料被用来增加手套的面积,在那里可以感觉到振动。在另一端,只有另一个ARDUNO与另一个无线模块,接收来自应用的振动强度。我正在使用超级便宜的nFR24L01+模块,但使用任何WiFi或你手中的魔法,如果你想尝试一下。


关于这个项目


这个项目仍在发展中,我每天都在学习新的东西。不过,自己动手建造一个永远都不早。我会回答问题,并帮助我在哪里,如果有人决定建立一个现在!如所说,它都是GPL V3授权的开放硬件和开放软件,使用的许可证可能不同。有关许可的细节可以在项目日志和系统设计文档中找到,当然,所有的开放性都在微软Kinect的门上结束。


github 地址 https://github.com/makertum/Hoverlay-II

设计文档下载 http://makertum.com/wp-content/uploads/2014/06/Hoverlay-System-Design.pdf


关于蒸汽屏幕


还有一些其他的商业和自制的解决方案,用于雾霾投射和蒸汽筛选,所以,如果你第一次看到这样的事情,那就公平和公正:我必须解决一些难题,但这不是我的发明。把光投射到雾上的效果几乎和彩虹一样古老。如果你有兴趣了解更多的商业蒸汽屏解决方案,比如Chad Dyner发明的HeliVoor,或者令人印象深刻的Fug Sug(R),以及一些我发现的HybBuw构建物,就可以免费阅读我在博客文章上发布的关于开发的研究结果。


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